Motociclismo Tecnica

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MOTOCICLISMO TÉCNICA

Ver y aprenderCA PÍT U LO

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A lo largo de 40 semanas os vamos a contar cómo fun-ciona un motor de cuatro tiempos y sus diferentes ele-mentos siguiendo el esquema que os presentamos.

0 Presentación y sumario

1 Ciclo teórico

2 Ciclo práctico

3 Elementos (I)

4 Elementos (II)

5 Equilibrado

6 Motores de varios cilindros

7 Equilibrado de pluricilíndricos

8 Distribución (I)

9 Distribución (II)

10 Distribución (III)

11 Distribución (IV)

12 Alimentación (I)

13 Alimentación (II)

14 Alimentación (III)

15 Alimentación (IV)

16 Alimentación (V)

17 Compresión

18 Encendido (I)

19 Encendido (II)

20 Encendido (III)

21 Escape (I)

22 Escape (II)

23 Escape (III)

24 Lubricación (I)

25 Lubricación (II)

26 Lubricación (III)

27 Refrigeración (I)

28 Refrigeración (II)

29 Refrigeración (III)

30 Transmisión (I)

31 Transmisión (II)

32 Embrague (I)

33 Embrague (II)

34 Embrague (III)

35 Cambio (I)

36 Cambio (II)

37 Cambio (III)

38 Transmisión secundaria (I)

39 Transmisión secundaria (II)

CAPÍTULOS

nes de los diferentes sistemas que os permitirán ver en movimiento el funcionamiento de cada uno de ellos. Al acabar los capítulos correspondientes tendréis la posi-bilidad en nuestra página de Internet -www.webmoto-ciclismo.com- de acceder a los «links» correspondien-tes. Como podréis comprobar si una imagen vale más que mil palabras, una imagen en movimiento vale to-davía más.

A partir de la próxima semana el motor de cua-tro tiempos va a comenzar a ser un perfecto co-nocido para todos vosotros. En MOTOCICLIS-

MO empieza una nueva sección sobre su funcionamien-to y el de todos sus sistemas auxiliares. Con la ayuda de Tecnoproducciones Multimedia y sus fantásticas imá-genes. Partiendo de la base de un motor de Honda CBR 1100 XX totalmente digitalizado en tres dimensiones, TPM puede suministrarnos ilustraciones de cada con-junto, de cada pieza, de cada tornillo o arandela. De esta manera vamos a poder explicaros paso a paso, enseñan-do el movimiento o el desplazamiento de los diferentes conjuntos desde los puntos de vista más acertados, colo-reando cada pieza para poder diferenciarla con claridad y eliminando todo lo que estorbe, partiendo piezas, con-virtiéndolas en transparentes…Todo lo necesario para que cada proceso pueda explicarse con la máxima niti-dez y los conceptos queden bien claros.

La próxima semana comenzamos con lo más simple, el funcionamiento del motor de cuatro tiempos, su ciclo y las piezas necesarias para su movimiento, poco a poco vamos a pasar por sus diferentes sistemas auxiliares y por otros como la transmisión o la refrigeración hasta completar el trabajo del motor desde que la gasolina entra en el motor hasta que la rueda trasera empieza a girar.

Y EN MOVIMIENTOAdemás de las ilustraciones realizadas a medida,

nuestros colaboradores de TPM han creado animacio-

SUMARIO

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Si no sabes cómo funciona el motor de tu moto y no has encontrado la manera de aprenderlo, estás de enhorabuena. A partir de la próxima semana, poco a poco, vas a poder descubrir todos los secretos del motor de cuatro tiempos de una manera mucho más sencilla de lo que te podías imaginar.

¿Cómo funciona?El funcionamiento de cada sistema paso a paso, ilustrado de la mejor manera, con los cortes adecuados y los colores que mejor explican el proceso.

Los elementosCada conjunto está formado por

diferentes piezas con una función concreta. También estarán

mostradas de manera individual..

Las alternativas Aunque nuestro propulsor dispone de las características más habituales en los motores de cuatro tiempos,

también tienen cabida otras soluciones para el mismo trabajo.



¿CÓMO FUNCIONA?


El ciclo teóricoCA PÍT U LO

Válvulas

E l motor funciona por medio de un pistón que se desplaza a lo largo de un cilindro cer-

rado en uno de sus extremos. Este desplazamiento permite variar el volumen interno de la cámara y pro-ducir en ella los diferentes procesos. El movimiento lineal del pistón se convierte en un giro por medio de la biela que en un extremo tiene un movimiento alternativo y en otro un giro, de manera que el cigüeñal ya es capaz de transmitir una rotación. En la parte superior del cilindro se localizan conductos para la entrada y salida de los gases.

El proceso es simple, consiste en introducir una mezcla de combus-tible y aire en el cilindro que pos-

teriormente se comprime. Cuando lo está se provoca su explosión, un proceso que genera energía en for-ma de onda expansiva que mueve el pistón. Posteriormente se saca el gas quemado y se inicia el proceso de nuevo para lograr una rotación constante del cigüeñal. El ciclo teórico se compone de cuatro fases de la misma duración, media vuelta del cigüeñal, son: admisión, com-presión, expansión y escape, pero en realidad nunca se cumple porque los ciclos en los motores reales se superponen y no tienen la misma duración. En cualquier caso la base de funcionamiento de la práctica to-talidad de los motores alternativos es ésta.

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1AdmisiónLa fase empieza en el punto muerto superior, cuando el pistón está en su posición más elevada. Empieza a bajar y se abre la válvula de admisión permitiendo que el gas combustible entre en el cilindro aprovechando el aumento de volumen propiciado por el desplazamiento del pistón.

CompresiónCuando el pistón llega al punto final de su desplazamiento, el punto muerto inferior, el cilindro se ha llenado de aire y se cierra la válvula de admisión. El pistón comienza subir de nuevo y comprime la mezcla hasta dejarla constreñida al espacio de la cámara de combustión.

ExpansiónCuando el pistón se encuentra de nuevo en el punto muerto superior se produce una chispa en la cámara de combustión y la mezcla explota. La energía liberada lanza en pistón hacia abajo y la mezcla quemada se expande. Este es el único ciclo que genera trabajo.

EscapeUna vez llegado al punto muerto inferior la mezcla no puede expandirse más. Se abre la válvula de escape para que salga el gas quemado. El movimiento del pistón hacia arriba empuja el gas hasta vaciar el cilindro. Cuando llega al punto muerto superior se cierra la válvula de escape y comienza un nuevo ciclo.

Pistones

BielasCigüeñal

Infografías realizadas por

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El motor más común en las motocicletas estos momentos es el motor de cuatro tiempos, un propulsor diseñado en su ciclo teórico por Nicolás Otto a mediados del siglo XVIII.

OTROS CICLOS

Ciclo 2 tiempos Es la principal alternativa al ciclo de cuatro tiempos, que durante muchos años ha equipado a la mayoría de las motocicletas de baja y media cilindrada . La principal diferencia es que el ciclo se realiza en una sola vuelta del cigüeñal, en dos carreras del pistón, ya que la admisión se realiza en la parte inferior del pistón al mismo tiempo que la compresión, y durante la fase de expansión también se realiza el escape y el trasvase de la mezcla desde el cárter a la cámara del cilindro.

ELEMENTOS

CILINDRO Y CULATA Forman el espacio donde se reali-za el ciclo de trabajo. Son de aluminio y el cilindro tiene una zona interior endurecida, por medio de una camisa de hierro, o por un revestimiento de carburos embutidos en níquel. La culata aloja la cámara de combustión.

PISTÓN Está fabricado en aluminio. Esta compuesto por la cabeza, en contacto con la mezcla y la falda que se apoya en el cilindro. Cerca de la cabeza están alojados los segmentos, unos anillos que se expanden para lograr la adecuada hermeticidad del cilindro en su parte inferior.

BIELA El cambio de movimiento lineal a rotación, lo realiza la biela. Dispone de taladros; la parte superior es el pie, y la inferior, la cabeza. Se realiza en acero y en ocasiones en titanio. Normalmente la cabeza está abierta lo que la obliga a contar con tornillos de sujeción.

CIGÜEÑAL El cigüeñal une a la base del motor a la biela y el pistón, y que transmite ya una rotación. Es una pieza de acero endurecido que dispone de apoyos denominados muñones para la biela y el cárter, y contrapesos para poder mantener su giro cuando no se genera energía.

VÁLVULAS Para permitir la entrada y salida de los gases se emplean válvulas de seta, con una cabeza plana y an-cha y un vástago delgado. Están fabricadas en acero y en ocasiones en titanio. Permite un buen sellado al apoyarse la cabeza en un asiento cónico, y su fi no vástago no resta mucho espacio y favorece la entrada y salida del gas.

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El ciclo de cuatro tiempos se realiza en el corazón del motor, en el interior de los cilindros y en la cámara de combustión, aunque para ello sea necesaria la inter-vención de los elementos del tren alternativo y de los de la distribución.

Ciclo Wankel El motor rotativo es poco empleado en las motocicletas. Funciona de manera muy distinta ya que en vez de un pistón con movimiento alternativo se trabaja con un rotor en forma de prisma triangular que gira sobre un eje y se apoya en una superficie con la que va formado diversas cámaras, de manera que se van produciendo en ellas las distintas fases.

� LA PRÓXIMA SEMANA: EL CICLO PRÁCTICO

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¿CÓMO FUNCIONA?


El ciclo realCA PÍT U LO

Árboles de levas

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1AdmisiónEmpieza antes de que el pistón llegue al PMS aprovechando la depresión causada por la salida del gas en el ciclo anterior. La válvula de admisión se mantiene abierta también después del PMI, aprovechando la inercia de los gases que entran. El ciclo de admisión es más largo.

CompresiónComo la válvula de admisión se cierra más tarde, la fase de compresión reduce su duración. En realidad sigue entrando gas en el cilindro en el principio de esta carrera, de manera que no se pierde compresión porque no sale gas mientras se mantiene la fase de admisión.

ExpansiónLa carrera de expansión se acorta porque la válvula de escape se abre antes de que el pistón llegue al Punto Muerto Inferior, de manera que el ciclo de trabajo se reduce un poco y la presión sobre el pistón disminuye antes de que llegue abajo.

EscapeAntes de que el pistón llegue al Punto Muerto Inferior se abre la válvula de escape, aumentando el tiempo de éste. También se mantiene abierta más allá del Punto Muerto Superior para lograr evacuar más gases, manteniéndose abiertas tanto la de escape como la de admisión un cierto tiempo.


Cigüeñal

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El ciclo teórico en el que cada paso dura media carrera del cigüeñal en la práctica nunca se utiliza, ya que los ciclos se solapan entre ellos para aumentar el rendimiento del motor.

E n el ciclo teórico la du-ración de cada período es la misma, una carrera del

pistón, pero la realidad es que para aumentar el rendimiento hay que aumentar el régimen, y los princi-pales problemas son el llenado del cilindro de mezcla y su vaciado de gases quemados porque el tiempo disponible se reduce. Para lograrlo se recurre a aumentar los tiempos de los ciclos de admisión y escape, adelantando la apertura de sus vál-vulas y retrasando su cierre. En principio podría parecer que abrir la válvula de admisión cuando el pistón aún está subiendo provocaría la salida de gas quemado por ella en vez de la entrada de gas fresco, pero en realidad el chorro de salida se canaliza previamente permitien-do que el adelanto sea beneficioso. Igualmente la inercia de los gases que entran permite mantener la válvula abierta cuando el pistón ya está subiendo. La válvula de escape se abre antes del Punto Muerto Infe-rior pero el beneficio de empezar a sacar el gas quemado antes es may-or que la pérdida de presión sobre el pistón en la zona final. El retraso del cierre, que se realiza con la vál-vula de admisión ya abierta permite que os gases de admisión acaben de empujar a los de escapes durante un tiempo en que ambas válvulas están abiertas y que se denomina «cruce de válvulas».

OTROS CICLOS

Ciclo Miller En este tipo de motor se intenta aumentar aún más la duración de la fase de admisión para lograr un mayor rendimiento. Con este fin se mantiene abierta la válvula de admisión durante gran parte de la fase de compresión. Para impedir que el gas en vez de entrar salga, debido al aumento de la presión en el cilindro, se hace necesario aumentar la presión de entrada, por lo que es necesario contar con un compresor mecánico que proporcione una sobrepresión al gas de admisión a cualquier régimen.

ELEMENTOS

CILINDRO Y CULATA Tanto el cilindro como la culata se rea-lizan en aluminio para evacuar mejor el calor de la combustión, pero el cilindro debe estar endurecido con una camisa o un tratamiento superfi cial para no desgastarse con el roce. Las válvulas de admisión y escape no deben tocarse cuando estén abiertas al mismo tiempo.

PISTÓN El pistón se encarga de regular el volumen del cilindro y transmitir la energía al cigüeñal. En el ciclo real el régimen es mayor que el que se puede alcanzar con el teórico de manera que conviene que el pistón sea lo más ligero posible para reducir la inercia y muy resistente para soportar la presión en su cabeza.

BIELA La biela debe aligerarse, sobre todo en la zona del pie para eliminar inercias, pero además necesita una gran resis-tencia. En el ciclo de compresión la mezcla presiona el pistón y la biela trabaja comprimida, pero al fi nal del ciclo de escape tiene que parar el pistón sin ayuda trabajando a tracción.

CIGÜEÑAL El aumento de la velocidad de rotación trae como consecuencia la necesidad de un gran ajuste del equilibrado para eliminar las vibraciones. El peso no es un gran problema salvo para lograr una buena aceleración, reñida con un alto momento de inercia de la manivela.

VÁLVULAS Las válvulas de admisión son más grandes que las de escape ya que el gas quemado sale con mucha mayor presión y velocidad. Ambas suelen tener una estructura seme-jante, pero es necesario que las de escape evacuen muy bien el calor. Su diseño infl uye en la entrada y salida de los gases.

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El ciclo real no plantea ningu-na diferencia con el teórico en lo que respecta a su localiza-ción, Se realiza en el interior del cilindro y en la cámara de combustión situada en la culata con las variaciones de volumen producidas por el movimiento del pistón.

Ciclo Diesel Este motor trabaja también sobre el ciclo de cuatro tiempos, pero no hay fase de admisión de mezcla, ya que por la válvula de admisión únicamente entra aire. Una vez que la válvula se cierra y el motor ha comprimido el aire se inyecta el combustible en la cámara de combustión y automáticamente se produce su quemado. La compresión es mucho más elevada que en un motor de cuatro tiempos.

� LA PRÓXIMA SEMANA: ELEMENTOS DEL MOTOR

Cadena de distribución

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Elementos del motor (I)CA PÍT U LO

L os tres elementos del tren alternativo: pistón, biela y cigüeñal son la base de cualquier motor. Son los el-ementos que sufren mayores esfuerzos ya que son los

encargados de soportar la fuerza de la combustión. Aunque sobre ellos se han realizado todo tipo de estudios y evolu-ciones a lo largo de la historia del motor de cuatro tiempos, la verdad es que en su base han cambiado poco. Se han mejorado los materiales para hacerlos más ligeros y resistentes, para lograr que resistan mayores temperaturas y en general para lograr aumentar las prestaciones de sus motores. La cinemáti-ca del tren alternativo es perfectamente conocida, el pistón se desplaza alternativamente en un movimiento perfectamente lineal, sobre el cilindro y el pie de la biela lo sigue apoyada sobre el bulón con un movimiento pendular respecto a él.

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ELEMENTOS

PISTÓN El pistón actualmente se ha reducido casi a la mínima expresión en los motores deportivos. Los pistones de los primeros motores eran casi como vasos, ahora están formados casi exclusivamente por la cabeza y el anclaje del bulón, con faldas mínimas. El pistón debe ser muy ligero porque es una pieza sujeta a mucha inercia cuando se para y acelera, por lo que se fabrica en alu-minio, normalmente aleado para aumentar la resistencia y reducir la dilatación lo más posible. La cabeza está tratada para endurecerla y suele disponer de entalladuras para alojar las válvulas cuando están abiertas en el punto muerto superior. La zona de anclaje del bulón dispone de canales para insertar circlips de acero que impidan su salida. Las faldas también empiezan a tener tratamien-tos superfi ciales para mejorar el deslizamiento. Los segmentos, normalmente tres, dos para lograr cerrar perfectamente el cilindro y un tercero para recoger el aceite que queda en el cilindro cuando pasa el pistón son de acero.

BIELA La biela está sometida a esfuerzos notables por lo que aunque sien-do una pieza sometida a movimiento alternativo se hace necesario realizarla en acero, aunque en ocasiones se trabaja con materiales especiales como el titanio. La biela normalmente esta partida en la cabeza para alojarse en el muñón del cigüeñal, aunque en ocasiones el cigüeñal es desmontable y la biela se construye en una pieza. El pie es de menor diámetro e incluye un casquillo embutido para reducir la fricción u ocasionalmente un rodamiento de agujas. En la cabeza se integra un casquillo en dos piezas si está partida y unida con tornillos o un rodamiento de agujas si es de una pieza. La sec-ción del cuerpo de la biela es en «H» para aumentar la resistencia al pandeo.

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Independientemente del tipo de motor alternativo del que tratemos, todos disponen de los mismos elementos para realizar su trabajo, que básicamente consiste en cambiar el movimiento lineal del pistón en una rotación.

ELEMENTOS

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Los elementos del tren alternativo se sitúan en el corazón del motor. El cigüe-ñal se apoya en el cárter y el pistón recorre el cilindro. Tanto el bloque como los ci-lindros suelen formar parte de la estructura exterior del motor.

BULÓN Es el elemento que se encarga de unir el pistón y la biela. Se trata de un cilindro de acero especial hueco y tratado superfi cialmente para endurecerlo. Se apoya en los extremos en el pistón y en el centro sujeta la biela. Para que se mantenga fi jo se colocan dos aros partidos que se expanden en un alojamiento impidiendo el desplazamiento del bulón.

CIGÜEÑAL El cigüeñal está construido también en acero porque es la pieza que sufre mayores esfuerzos al estar ya fi ja en el cárter del motor y tener que trasladar a sus apoyos los esfuerzos de las piezas en movimiento alternativo. El cigüeñal es al fi n y al cabo una manivela apoyada en ambos extremos. Tanto en ellos como en el muñón donde se fi ja la biela hay casquillos de engrase para reducir la fricción de la pieza. El cigüeñal normalmente se funde en una pieza y posteriormente se trata para endurecerlo, pero en ocasiones está formado por piezas independientes para los apoyos laterales y el central. Es necesario que el cigüeñal tenga una inercia importante para reducir las pulsaciones en la velocidad de giro y para permitir que el motor siga funcionando en los periodos en que no hay trabajo, en las carreras de admisión, compresión y escape. Para ello se añaden volantes de inercia, que acompañan a los contrapesos instalados para equilibrar las masas alternativas.

Por su parte la cabeza de la biela adopta un movimiento de rotación sobre el cigüeñal, de modo que el movimien-to de este elemento es una combinación de ambos. Como la ro-tación del cigüeñal es constante, sin variaciones importantes a lo largo de cada ciclo, el pistón sufre importantes cambios de velocidad, parándose por completo en los puntos muertos y acelerando para alcanzar su máxima velocidad en la zona media del recorrido.


TECNO PRODUCCIONES

MULTIMEDIAwww.tpm2002.com

� LA PRÓXIMA SEMANA: ELEMENTOS DEL MOTOR (II)




Elementos del motor (II)CA PÍT U LO

CÁRTEREl «cimiento» del motor. Es la carcasa que rodea al cigüeñal,

habitualmente también a la caja de cambio, y precisa de una con-strucción sólida para soportar los esfuerzos que le transmite el cigüeñal provenientes de la combustión ocurrida sobre el pistón y trasladados por la biela. Fabricado en aleación de aluminio, presenta un corte horizontal –cuando el cigüeñal se apoya en co-jinetes- o vertical –cuando va sobre rodamientos- para permitir la instalación en su interior del tren alternativo. Así, ofrece el

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Válvulas

ELEMENTOS

CULATA Si el cárter es el cimiento del motor, la culata es el «tejado». Encargada de confi gurar la cámara de combustión con la parte superior del pistón, es la tapa que permite comprimir la mezcla cuando el pistón hace disminuir el volumen en el que se encuentra la mezcla aspirada –que originalmente tiene un volumen que es exactamente la cilindrada unitaria del motor-. La culata, en la parte en que se realiza la combustión, ha de tener aloja-mientos para la bujía y las válvulas que a continuación se explican. Las válvulas tapan y descubren la llegada a la cámara de combustión de los conductos de admisión por la que acceden los gases frescos y la salida de los conductos de escape por la que salen los quemados.En los motores que disponen de árboles de levas en cabeza, la inmensa mayoría hoy día, sobre la culata se instalan éstos y a través de ella pasa el mando de la distribución, ya sea correa, cadena, engranajes o un sistema mixto de

ellos. En los casos en que los árbo-les se mueven mediante cadena, el tensor acostumbra a estar colocado en la culata o en los cilindros. La otra posibilidad, el árbol colocado en el cárter, hace necesario espacio para que pasen los empujadores que transmiten el movimiento provocado por las levas, y obliga a la instalación de balancines en la culata.

CILINDRO Alberga un orifi cio de forma cilíndrica, que le da nombre, por el que discurre el pistón en su carrera alternativa. Además de una pared interior sin imperfecciones necesita una dureza sufi ciente para soportar la fricción provocada por el pistón en su movimiento a través de él. En los cilindros más antiguos era normal una camisa interior de acero que presentaba el problema del peso y de un coefi ciente de dilatación muy distinto al del aluminio del pistón, así como complicaciones de fabricación. Actualmente es más normal que sea

de aleación de aluminio con un tra-tamiento endurecedor cerámico (de Niquel-Silicio o similar) que aguanta el rozamiento sin fundirse y soluciona de un plumazo los problemas ante-riormente precisados. En su parte exterior puede obser-varse un aleteado cuando el sistema de refrigeración es por aire, pero éste es un sistema cada vez menos usado, sobre todo en motores con rendimiento específi co elevado. A cambio, se establece el sistema de refrigeración líquida, que proporciona una estabilidad térmica excelente y que sólo precisa de cavidades entre el propio cilindro y la pared exterior para que circule el agua que se encarga de evacuar el calor producido por el funcionamiento del motor radiándolo al aire mediante un intercambiador de calor.Es muy habitual en la actualidad que la bancada de cilindros sea parte integrada del semicárter superior, pues esto da rigidez al motor y facilita la fabricación y el montaje.

Semicárterinferior

Bandeja de aceite

Cilindros


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La semana pasada explicamos los elementos del motor que componen el tren alternativo. Esta segunda entrega engloba los elementos que podríamos llamar constructivos. El cárter, el cilindro y la culata albergan el tren alternativo y vamos a explicarlos a continuación.

ELEMENTOS

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Si seguimos el ejemplo de la casa antes mencionado, los elementos aquí tratados son lo que se ve desde fuera de la casa, las paredes exteriores. Eso sí, en todos los casos es más importante el interior de cada elemento que el que se ofrece a la vista, pero esa es su localización.


TECNO PRODUCCIONES


� LA PRÓXIMA SEMANA: EQUILIBRADO

VÁLVULAS Las válvulas son las puertas de acceso y de salida de la cámara de combustión. Los conductos de admisión y escape, por los que acceden la mezcla aspirada de aire-gasolina y por los que salen al exterior los residuos quemados tras efectuarse el proceso, tienen necesidad de unas compuertas que se encarguen de impedir y permitir el paso, y eso es lo que hacen las válvulas. Hay muchas posibilidades teóricas para construirlas, pero la práctica y la economía de fabricación han con-cluido en establecer como únicas las llamadas «de seta» o «de sombrerete». Tienen la forma que el primer nombre sugiere, y se componen de cabeza –la parte ancha que da a la cámara de combustión- y caña -la varilla sobre la que se mueven y que asoma al exterior de la culata para recibir el empuje del mando de la distribución-.Para que el cierre sea perfecto, en la superfi cie interior de la culata hay unos anillos endurecidos llamados asientos, sobre los que apoya el borde de las válvulas. Por encima de la

culata está el sistema que mantiene las válvulas cerradas, normalmente unos muelles helicoidales concéntricos con las cañas con un plato de cierre superior solidario con las válvulas. Así, mientras nada las empuje, éstas se mantienen cerradas. Cuando el mando de la distribución las empuja, los muelles se comprimen al desplazarse las cañas por sus guías y dejan paso a los gases correspondientes. Al cesar el empuje, las válvulas vuelven a su posi-ción original y cierran los conductos.

CONDUCTOS Son los pasos previstos para el acceso de los gases que entran y salen del motor. Los con-ductos de admisión dan paso al aire fresco y a la gasolina pulverizada –ya sea mediante carburador o mediante inyección- que alimentan al motor para que sea posible la combustión que produce la potencia. Ha de haber un conducto de admisión por cilindro,

al menos, pero es habitual que haya dos, lo que lógicamente multiplica el número de válvulas necesarias. Los conductos de escape se encargan de dar salida a los gases quemados, y por eso se conectan a los colectores de escape que son el comienzo de dicho tubo. Sin ser exactamente iguales ni en dimensiones ni en forma, constructivamente son simétricos a los de admisión, aunque hay que decir que trabajan a enorme temperatura, mien-tras los de admisión funcionan más fríos. Esto se debe a la temperatura de los gases que discurren por ellos, escasa en la mezcla aspirada y muy elevada en los residuos expulsados. Es habitual, en la época actual, que en los conductos de escape se encuentren unos pequeños orifi cios por los que accede aire fresco que se mezcla con los gases quemados (que en realidad no lo están del todo) y, de ese modo, lo que sale por el silenciador fi nal no resulta tan contaminante.

alojamiento a los rodamientos o a los cojinetes de bancada de cigüeñal, al conjunto del cambio, al eje de equilibrado cuando lo hay y a otros elementos auxiliares como las bombas de aceite y agua, el generador de corriente, el embrague y el depósito de aceite en los motores con cárter húmedo. Hay una tendencia actual a construirlos lo más compactos y cortos posible, para lo que se diseñan con los ejes de cambio y el cigüeñal formando un triángulo y esto motiva que en ocasiones se dividan en tres partes en lugar de en dos.

Semicártersuperior




Equilibrado del motor monocilíndrico

CA PÍT U LO

E l desequilibrio presente en el funcionamiento de un mo-tor monocilíndrico se debe a las fuerzas que se generan en su interior como resultado de los movimientos alter-

nativo y de giro y por la producción de par motor que es el fin último del propulsor y de su funcionamiento. Podemos clasificar estas acciones, fuerzas o pares producidos en internos y externos. Externos serán el peso del motor, los líquidos en movimiento y el empuje de los gases de escape al salir y el par que opone el cárter

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ELEMENTOS

INERCIA DE LAS MASAS ALTERNATIVAS El movimiento del pistón y parte de la biela lleva asociado un desequilibrio que se intuye con sólo pensarlo. El pistón sube y baja y, lógicamente, pasa por dos momentos en que está parado, cuando el movimiento que realiza cambia de dirección. La inercia que se opone a la deceleración desde la velocidad máxima hasta cero ha de soportarla el apoyo del cigüeñal, que tendrá que hacer lo mis-mo en sentido contrario cuando el pistón pase por el punto muerto opuesto al estudiado. Aquí tenemos una secuencia de oscilaciones verticales en el interior del motor que, lógicamente, se transmiten a todo el bloque, siendo la primera causa de vibraciones causadas por el funcionamiento del propulsor. El único modo de combatir exitosamente estas vibraciones es la instalación de árboles de equilibrado –ejes dotados de contrapesos excéntricos de cierto peso y que giran a cierta velocidad-, pero la realidad es que hay que conformarse con un grado de perfección relativo por el robo de potencia, el espacio y el coste que supondrían la colocación de todos los ejes necesarios.


TECNO PRODUCCIONES


FUERZA CENTRÍFUGA DE LAS MASAS ROTATIVASEs la otra causa principal de desequilibrio de un motor, y no hay que olvidar que dichas fuerzas varían constantemente de dirección y de magnitud, lo que impide contrarrestarlas totalmente a todos los regímenes de funcionamiento. Hay que pensar que el cigüeñal incorpora una muñequilla excéntrica a la que se ancla la cabeza de la biela y que sufre una fuerza centrífuga al girar que debe contrarrestarse por el apoyo del cigüeñal en el cárter, que en esta ocasión sufrirá esfuerzos de carácter circular. La composición de los movimientos indu-cidos por las mencionadas inercias y fuerzas centrífugas da lugar a vibraciones complejas y difíciles de solucionar. Para contrarrestar las fuerzas centrífugas se construyen los cigüeñales inclu-yendo unos contrapesos que tienen que cumplir las características necesarias para provocar unas inercias que contrarresten exactamente las inercias sufridas por la muñequilla y la biela.

Árbol de equilibrado

Cigüeñal

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Un motor alternativo es, en sí mismo, un mecanismo desequilibrado. Esto produce vibraciones que conducen a sobrecargas que incrementan el desgaste de los elementos que los componen, por no mencionar la incomodidad que suponen y la necesidad de diseños sobredimensionados que las soporten. Veamos el porqué de esas vibraciones y cómo se puede luchar contra ellas.

ELEMENTOS

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El equilibrado del tren alternativo de un motor se encuentra, obviamente, en el propio conjunto alter-nativo y en el o los ejes de equilibrado situados junto al cigüeñal y que giran soli-dariamente con éste.

motor al giro del cigüeñal. Como internos tenemos las fuerzas de inercia de las masas que se mueven alternativamente como el pistón o la parte de la biela fija al pistón, la fuerza centrífuga del cigüeñal y la parte correspondiente de la biela –parte del motor con movimiento rotativo- y el propio par motor producido du-rante el funcionamiento. Como algunas de estas fuerzas son prác-ticamente despreciables, nos centraremos en los desequilibrios más importantes, lo que por otra parte hacen los constructores.

� LA PRÓXIMA SEMANA: MOTORES DE VARIOS CILINDROS

PAR MOTOR El par motor producido por el propulsor durante su funcionamiento provoca una par opuesto en la bancada del motor que tiende a girar en sentido contrario para contrarrestarlo cada vez que se produce un cambio de régimen de giro –efecto mucho más notorio en motores de cigüeñal longitudinal, en los que la moto se balancea claramente en aceleraciones en vacío- . El peso del propio motor y de la moto a la que está sujeto el propulsor son los encargados de contrarrestar esta circunstancia, aunque hay que recordar que el par producido por el motor varía con el régimen, lo que hace más complejo el problema.

CONTRAPESOS DEL CIGÜEÑAL Para contrarrestar las fuerzas de inercia sufridas por el cigüeñal como resultado de su movimiento circular y la excentricidad de su forma de manivela se cons-truye aquél incluyendo unos contrapesos que pueden tener distintas formas, aunque su fi nalidad es siempre la misma. Así se pueden encontrar ejemplos de discos circulares a los que se realizan orifi cios próximos a la muñequilla de la biela para aligerar en ese punto y dejar el peso en el contrario, o elementos asimétricos llamados guitarras cuando tienen formas redondeadas por su parecido con la caja de este instrumento. La característica esencial de esta disposición de cigüeñal con contrapesos incluidos es que el centro de gravedad del conjunto más la biela tiene que estar en el eje de giro del propio cigüeñal.

EJES DE EQUILIBRADO Son ejes dotados de un peso excéntrico que gi-ran en sentido contrario al cigüeñal y, en el caso de los motores monocilíndricos, a la misma ve-locidad. Lo ideal para equilibrar absolutamente un motor monocilíndrico es instalar cuatro ejes de equilibrado que contrarrestan todas las vi-braciones producidas por una confi guración que es la más desequilibrada de entre las normales y lógicas en el catálogo actual. Ocurre que cuatro árboles ocuparían un espacio impensable para un propulsor que se tenga que integrar en un bastidor de moto, aparte de que el robo de potencia haría que el motor, muy cómodo por suave, no fuera competitivo. Al fi nal, el compromiso adoptado por los constructores es utilizar un solo eje de equilibrado que convierte en aceptable el nivel de vibraciones sin robar demasiada potencia ni aumentar el volumen total desmesuradamente.

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Motores de varios cilindrosCA PÍT U LO

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NÚMERO DE CILINDROS


TECNO PRODUCCIONES


L os pa rá met ros que determinan cuánta potencia

produce un motor son cla-ros y se resumen en tres: cilindrada, compresión y ré-gimen máximo. Si lo piensas un

poco, es fácil de entender. Cuanta más cilindrada, más cantidad de mezcla carburada se admite en el motor y, por tanto, mayor es la combustión, la producción de calor y el incremento del volumen de gases quemados

que empujan al pistón. Del mismo modo, cuanta más compresión haya en el motor, mayor será el empuje de

estos gases quemados que aumentan de volumen y propul-san al pistón para hacerse sitio en el interior de la cámara de combustión, pues más compresión significa mayor dife-rencia entre volumen del cilindro y volumen de la cámara de combustión. Por último, es obvio que un motor que gira a 3.000 rpm, 1.500 combustiones en un minuto, debe producir

CILINDROS

El primer paso es duplicar los cilindros, con lo que ya se consiguen efectos muy bene-fi ciosos en materia de equilibrado, pero no adelantemos el contenido del siguiente capí-tulo. Por lo pronto, se entiende que la inercia de un conjunto muñequilla-pistón-biela se contrarresta con la del otro conjunto. Además, las combustiones son la mitad de potentes para la misma cilindrada y ocurren cada vuelta completa de cigüeñal, en lugar de cada dos. Por tanto, las vibraciones son mucho menores sólo por la disposición.

Las posibilidades constructivas de un motor de dos cilin-dros son muchas, y podemos mencionar el «twin» perpendicular a la marcha, con dos cilindros paralelos situados uno junto al otro con el cigüeñal perpendicular al eje de la

moto, el tandem, con los cilindros colocados uno delante del otro -actualmente en desuso-, y con los cilindros formando una «V» -que permite una muñequilla única para las dos bielas y una anchura muy contenida-. Este último caso permite muchas posibilidades, desde ángulos muy cerrados -45º suele ser el mínimo porque tiene que quedar espacio para los carbu-radores- pasando por ángulos intermedios -72º, 90º, etc- hasta llegar al caso extremo del ángulo llano, 180º, que se llama boxer, que no comparte muñequillas para que funcione equilibradamente. Hay que mencionar que la «V» suele estar colocada en el plano longitudinal de la moto, aunque hay excepciones en las que es el cigüeñal el que va colocado longitudinalmente, con el plano de los cilindros perpendicular a la marcha.

CILINDROS

Es una disposición utilizada en la actualidad por un par de constructores, Triumph y Benelli -antes también Laverda- si nos referimos a la de cigüeñal transversal. Con el cigüeñal longitudinal hubo una larga serie de BMW K 75 de gran éxito que ya no se fabrican, y acaba de salir al mercado la nueva Triumph Rocket con cigüeñal longitudinal y cilindros verticales. La teoría dice que un motor tricilíndrico tiene una entrega de par similar a la de un bicilíndrico sin perder del todo las características de viveza y producción de potencia de un tetracilíndrico.


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El comienzo de la historia del motor de combustión interna, y lo más lógico a la hora de diseñar el primer prototipo, es el monocilíndrico. El siguiente paso es construir propulsores con mayor número de cilindros. Veamos por qué.

Lógicamente, las distintas disposiciones y número de cilindros de un motor tienen algo en común, que todos se localizan en el conjunto de cigüeñal, bie-las, pistones y cilindros.


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� LA PRÓXIMA SEMANA: EQUILIBRADO DE PLURICILÍNDRICOS

mucha más potencia que si lo hace a 1.000 rpm, 500 combustiones por minuto –no exactamente el

triple por motivos como las pérdidas mecánicas, etc-. De lo expuesto se deduce que interesa una gran cilin-

drada, pero esto tiene sus limitaciones. En un monocilín-drico, las dimensiones del pistón, la biela y el cigüeñal deben ser contenidas, o su peso aumenta tanto que no es rentable el aumento de cilindrada, pues cada vez puede subir menos de vueltas. Para ello se piensa en motores dotados de varios cilindros, lo que permite un fraccion-amiento de la cilindrada que supone elementos más pequeños y, por tanto, mayores regímenes máximos. Au-menta la suavidad de funcionamiento al repartirse ca-da menos grados de giro del cigüeñal las pulsaciones producidas por las combustiones, que además son de menor intensidad. Además, permite equilibrar unos cilindros con los otros, lo que resulta beneficioso en todo sentido y evita, en ocasiones, la adopción de ejes de equilibrado. Veamos los casos concretos.

4CILINDROS

Este número de cilindros puestos en línea es la confi guración más lógica en una moto y por eso se impone en casi todos los modelos deportivos. Lo habitual es la confi guración transversal, tanto de la bancada de cilindros como lógicamente del cigüeñal, aunque hay excepciones como los motores K de BMW, en que los cilindros van tumbados, con la culata por la izquierda de la moto y en el sentido de la marcha de ésta.

También se encuentran ejemplos de motores cuatro en «V», con especial reiteración en la confi guración con cigüeñal transversal, aunque modelos como la Honda Paneuropean lo llevan colocado longitudinalmente.

CILINDROS

Es una confi guración casi anecdótica y, de hecho, los modelos que en su día utiliza-

ron motor seis en línea, Honda CBX 1000, Kawasaki Z 1300 y Benelli 750 y 900 Sei, ya no se fabrican. Hoy

existen la Honda Gold Wing y la F6 que comparten motor, concretamente un «boxer seis» cuyas parejas opuestas de cilindros

tienen muñequillas caladas a 180º, habiendo 120º entre cada conjunto de cilindros.

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2NÚMERO DE CILINDROS

U na vez más, como ya comentábamos en el equilibrado del motor monocilíndrico, los fabricantes se limitan a compensar las vibraciones más importantes hasta

conseguir un grado de desequilibrio tolerable, momento en que el motor se considera equilibrado. En los motores con más de un cilindro se puede aprovechar la existencia de dos o más muñe-quillas para equilibrar unas con otras, con lo que determinadas configuraciones mejoran mucho el problema y, con el uso de ejes de equilibrado, se soslaya prácticamente al completo –siempre teniendo en cuenta que elementos iguales deben tener pesos y centro de gravedad exactos–.

3CILINDROS

Esta confi guración, tradicional por otra parte, ha sido siempre en línea –desde los tiempos de las antiguas Triumph a las actuales, con el aña-dido de las Benelli y las antiguas BMW K 75–.Se distribuyen las muñequillas en intervalos de 120º, con lo que las combustiones se efectúan de manera regular. Las fuerzas centrífugas se equilibran muy fácilmente, y para las inercias alternativas es necesario un eje de equilibrado contrarrotante con pesos, que se oponen a los pistones en los Puntos Muertos.


Equilibrado de los pluricilíndricos

CILINDROS

Cuando los dos cilindros están colocados en paralelo, confi guración Twin, las muñequillas suelen estar a 180º, lo que ayuda en el equilibrado de las fuerzas de inercia de los conjuntos alternativos, mientras las fuerzas centrífugas se equilibran por el método de los contrapesos de cigüeñal, que debe realizarse en conjunto. Existe un par de giro aplicado al cigüeñal por la disposición a 180º de giro de las muñequillas, y un grado aceptable de equilibrado exige la utilización de un árbol de equilibrado que gira en sentido contrario al cigüeñal.

Cuando el motor tiene los dos cilindros colocados en «V» la muñequilla suele ser común a ambas bielas y es fácil con-

trapesarla. Cuando los cilindros forman un ángulo de 90º, las fuerzas de inercia de

los grupos alternativos se equilibran con el simple aumento del peso de los mismos contrapesos del cigüeñal, lo que simplifi ca

mucho el problema. Cuando el ángulo de los cilindros no es de 90º, se puede conseguir

un equilibrado similar al de esta confi guración mediante el desfase de las muñequillas, que dejan de

ser compartidas –el ángulo entre muñequillas ha de ser tal que su mitad, sumada al ángulo entre cilindros totalice 90º–.

En un motor con los dos cilindros opuestos, boxer, las muñequillas se colocan también a 180º -cons-tructivamente sería más sencillo compartir muñequilla, pero eso conduciría a un propulsor «samba»- con lo que se oponen las inercias de ambos conjuntos alternativos –los pistones están en P.M.S. y P.M.I. a la vez–. También hay un par sobre el cigüeñal, mayor cuanto mayor sea la distancia entre muñequillas, que exigiría un árbol de equilibrado perpendicular al cigüeñal que no suele incluirse.

Árboles de equilibrado

Contrapesos


Seguimos en la lucha contra las molestas y destructivas vibraciones, y en este capítulo trataremos el equilibrado de unos motores, los pluricilíndricos, que ya parten de una situación privilegiada gracias a sus características constructivas.


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� LA PRÓXIMA SEMANA: ELEMENTOS DE LA DISTRIBUCIÓN


TECNO PRODUCCIONES


6CILINDROS

En línea transversal y con este número de cilindros colocados por parejas y desfasados a 120º entre parejas es la confi guración naturalmente más equili-brada, pues todas las fuerzas de inercia y centrífugas se equilibran unas a otras de manera perfecta. Los motores de seis cilindros boxer se confi guran con muñe-quillas opuestas para cilindros opuestos y con 120º entre parejas, lo que produce un equilibrado también ejemplar.

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Cigüeñal

Seguimos tratando el conjunto termodinámico de los motores de combustión presentes en los modelos de motocicletas accesi-bles al afi cionado. El equilibrado de dichos motores se encuentra en sus propias características constructivas y en los ejes de equilibrado solidarios al cigüeñal

4CILINDROS

Cuatro cilindros en línea es una confi guración habitual hoy día, con muñequillas a 180º y por parejas, es decir, cilindro 1 y 4 en P.M.S. cuando los cilindros 2 y 3 están en P.M.I. Así se equilibra automáticamente casi por completo, siendo mejorable sólo con un par de ejes de equilibrado contrarrotantes como el ejemplo de la Honda CBR 1100 XX que ilustra estas páginas.

El cuatro cilindros en «V» a 90º con dos muñequillas es un caso «doble» del dos cilindros de la misma confi guración, y no mencio-namos otros ángulos entre bancadas de cilindros por no utilizados. Lo mismo puede decirse de los boxer cuatro respecto a los boxer dos, pero tampoco se suele instalar árbol de equilibrado.



¿CÓMO FUNCIONA?


La distribución (I)CA PÍT U LO

A estas alturas ya sabemos que los motores de cuatro tiem-pos se valen de conductos que conectan la cámara de combustión con el exterior, por un lado con el sistema de

alimentación -sea el carburador o sea la inyección- y, por el otro, con el escape. En este capítulo estudiaremos los elementos de que se compone el sistema de distribución de un motor con mando directo, describiéndolos y explicando sus características por separado.

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ELEMENTOS

VÁLVULAS Son las puertas que abren y cierran los conductos de transvase de gases, tanto frescos como quemados, y se han establecido como únicas las de forma de seta. Casi como un paraguas al que el viento ha dado la vuelta, pero con el borde redondeado, esta corona circular apoya en el extremo del conducto que gobierna, dentro ya de la cámara de combustión. Por el otro extremo de la válvula, llamado caña, se ancla el muelle que la comprime contra la cámara de combustión en los momentos de reposo.

Hay que hacer notar que las caracterís-ticas constructivas no son exactamente iguales en admisión y escape, porque éstas sufren un calor que no llega a las que controlan los gases frescos, que además son refrigeradas por estos.

GUÍASSon unos orifi cios cilíndricos, coloca-dos en un lateral de los conductos de admisión y escape y apuntando a su centro, por los que discurren las cañas

de las válvulas en su movimiento de vaivén y que han de tener unas medi-das muy precisas para evitar holguras y ser resistentes al rozamiento.

RETENESSon los encargados de sellar el cuerpo de las guías de válvulas con las cañas de éstas para evitar que el aceite que circula por la parte superior de la culata, que refrigera y lubrica las cañas de las válvulas, se cuele por la mínima e inevitable holgura que queda entre caña y guía y acceda a la cámara de combustión. Suelen ser de goma o de otro material sintético resistente al calor y al rozamiento.

MUELLESSe hace uso de ellos para devolver a las válvulas a su posición de reposo cuando las levas no están empuján-dolas. En la actualidad son todos heli-coidales, aunque en los motores más antiguos era habitual instalar resortes de pinza que solían ser ubicados en el exterior de la propia culata. Hoy se colocan los mencionados helicoidales rodeando a la caña de la válvula y es normal utilizar dos diferentes, uno dentro de otro, para asegurar que si uno de ellos entra en resonancia y no devuelve la válvula a la posición de

reposo, lo haga el otro, pues un fallo que deje una válvula a medio cerrar ocasionaría la destrucción del motor por su choque con el pistón.


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La distribución se encarga de gobernar el tráfico de los gases frescos que entran en el motor y los gases quemados que salen de él. Para ello, abre y cierra las puertas de entrada y salida, y lo hace en tiempos muy cortos y precisos.

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Todo lo mencionado en este capítulo se encuentra en la culata, tanto en su parte superior, donde se alojan los árboles, las guías de vál-vulas, los retenes de las mismas, las cañas y los muelles que las devuel-ven a su posición de reposo, como en la parte inferior que constituye la tapa de la cámara de combustión.

ELEMENTOS

ASIENTOS Son los aros de metal endurecido sobre los que apoyan las válvulas cuando están cerradas y que se encuentran incluidos en la propia culata. Como éstas suelen estar fabricadas en aluminio y éste es un material que no resistiría el martilleo constante que supone la apertura y cierre constante de las válvulas. Lo normal es que se construyan en acero de alta

resistencia, y se sujeten a la culata por interferencia.

ACCIONAMIENTO DIRECTOEmpecemos por el accionamiento directo, que parece el más lógico por su sencillez, aunque en realidad es el último llegado a las grandes series. En este tipo de accionamiento, los árboles de levas son dos, admisión y escape, y están situados en el mismo plano definido por las cañas de las válvulas y por encima de ellas. Entre la propia leva y la cola de la válvula hay un vaso invertido con fondo perfectamente plano que transmite el empuje de la leva y bajo el cual se intercala una pastilla de reglaje calibrada que permite establecer la holgura justa que absorba la dilata-ción producida por el calor del motor.

� LA PRÓXIMA SEMANA: DISTRIBUCIÓN (II)

LEVASSon ejes dotados de excéntricas que giran a la mitad de velocidad del cigüeñal, y cuyas mencionadas ex-céntricas empujan la cola de las vál-vulas para abrirlas, ya sea de modo directo o con elementos intermedios que transmiten el movimiento. Las levas se agrupan en árboles de levas por necesidades constructivas, y el número de árboles y su colocación dan lugar a confi guraciones distintas que se estudian en capítulos poste-riores. La forma de la leva –perfi l, achatamiento, altura, etc.- decide la magnitud del desplazamiento de la válvula, el tiempo que ésta permane-ce abierta y otras cuestiones.

Es conveniente anotar que las válvulas de un mo-tor de cuatro tiempos abren y cierran una vez cada dos vueltas del cigüeñal, con lo que se calcula fácilmente que en un motor que gire a 12.000 rpm, nada extraordi-nario hoy día, las válvulas abren y cierran 6.000 veces en un minuto, o lo que es lo mismo, cien veces en un segundo…


TECNO PRODUCCIONES




¿CÓMO FUNCIONA?


La distribución (II)CA PÍT U LO

C uando se habla de sistemas OHV y SOHC se hace referencia a las siglas en inglés de Over Head Valves y Simple Over Head Camshaft, lo que

traducido al castellano significa «Válvulas en cabeza» y «Monoárbol en culata» respectivamente. Así, el primero de los dos sistemas tiene el o los árboles situados en el cárter del motor, directamente accionados por el cigüeñal medi-ante engranajes, correa o cadena, y mediante varillas y bal-ancines el perfil de las levas provoca la apertura o el cierre de las válvulas. Es el primer sistema utilizado en motores

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ELEMENTOS

ÁRBOLES DE LEVASSon ejes que incorporan las excéntricas llamadas levas que, aplicadas sobre el extremo de una válvula conveniente-mente guiada, ya sea de modo directo o, como en el caso que nos ocupa en este capítulo mediante balancines, provocan el movimiento lineal de ida necesario para abrirla y permiten el movimiento contrario de cierre posible gracias al muelle. Las levas se agrupan en árboles que pueden albergar todas las levas

de admisión y escape de una culata –sistema monoárbol– o las de admisión –árbol de admisión– o las de escape –árbol de escape– por separado. Como los transvases de gases se realizan una vez cada dos giros de cigüeñal en los motores de cuatro tiempos, los árboles de levas siempre giran a la mitad de la velocidad que el cigüeñal, efecto que se consigue con la desmultiplicación del sistema de arrastre que comunica el giro de éste a aquellos.

VARILLASSon simples varillas rectas de material ligero pero resistente al calor que por un extremo son empujadas por las levas del o de los árboles situados en el cárter –o al menos no sobre la culata, pues hay sistemas intermedios en que el árbol está a medio camino– y por el extremo contrario empujan a los balancines que, pivotando sobre sus ejes, accionan a su vez las válvulas para abrirlas. Suelen

ir guiadas dentro de un tubo que las cubre y se valen de casquillos antifricción para evitar el desgaste que produciría su rozamiento en los movimientos que realizan. Es habitual que terminen en forma esférica para evitar acuñamientos y, en algunos modelos, incorporan en si mismas los taqués –sistemas de tornillo con rosca milimetrada y tuerca fijadora– que permiten eliminar la holgura excesiva del sistema de accionamiento.

Sistema SOHC


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El capítulo anterior ya trataba de la distribución, y se estudiaba el sistema de accionamiento directo. En esta segunda parte damos un paso atrás en el tiempo y describimos dos sistemas más antiguos, pero aún vigentes: el OHV y el SOHC.

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También lo mencionado en este capítulo se encuentra en la culata, aunque en el caso de los motores OHV hay una parte importante que se ubica en el cárter motor, junto al cigüeñal y, en este caso, unas vari-llas que discurren junto a los cilin-dros para transmitir el movimiento desde el árbol a los balancines.

ELEMENTOS

BALANCINES Normalmente construidos en acero en-durecido, los balancines tienen la forma que su nombre sugiere y basculan sobre un eje fi jo. Por uno de sus extremos son empujados por las levas de los árboles o, en el caso de los sistemas OHC, por las varillas que transmiten el empuje de dichas levas, y por el otro extremo empujan la cola de las válvulas en el trabajo de abrirlas, retirándose después, cuando la leva lo permite, para que pue-

dan cerrar. También es muy normal que en uno de lo extremos del balancín se encuentre el taqué que permite regular la holgura excesiva del sistema hasta dejarla en el valor necesario para que, una vez dilatado por el calor del propio motor, la holgura resultante sea cero. Tanto el extremo que roza con las levas o las varillas como el que lo hace con las colas de las válvulas debe estar conve-nientemente endurecido para soportar el rozamiento que implica su trabajo.

� LA PRÓXIMA SEMANA: DISTRIBUCIÓN (III)

EMPUJADORES O SEMIBALANCINESComo el segundo nombre describe perfectamente, se trata de balancines con un solo extremo –situados en la parte inferior de la foto con su eje insertado en el punto de pivote–, en los que el punto en que reciben el empuje provocado por las levas está situado entre el punto de pivote y el de apoyo sobre el extremo de la caña de la válvula. Para que sean necesa-

rios este tipo de semibalancines, o el eje de giro de estos se coloca bajo el árbol y la leva empuja directamente por encima o estamos hablando de un sistema más complicado, como el de las válvulas radiales de algunos monocilíndricos de Honda, que se valen de un balancín y de un semi-balancín colocado en ángulo recto con éste para transmitir el empuje a una válvula situada de modo poco convencional.

en serie y hay que decir que, por su propia construcción, es lento, ruidoso y poco exacto, al menos en comparación con otros más avanzados. A favor puede decirse que cen-tra más los pesos de los elementos del sistema, sin colo-carlos en un punto tan distante como la culata. El sistema SOHC se vale de un sólo árbol, colocado en la culata entre las dos bancadas de válvulas, y las acciona mediante bal-ancines. No tiene la exactitud del sistema de accionami-ento directo, pero a su favor hay que decir que ahorra espacio y peso sobre la culata.


TECNO PRODUCCIONES


Sistema OHV



¿CÓMO FUNCIONA?


La distribución (III)CA PÍT U LO

T odo el sistema de accionamiento de las válvulas es una sucesión de ele-mentos metálicos que están expues-

tos al calentamiento provocado por el motor y, por tanto, a la dilatación que dicho calor provoca en sus elementos. Es fácil de enten-der que un sistema regulado con holgura ce-ro en frío, cuando se caliente hará que las válvulas no cierren, lo que resta rendimiento al motor y acaba significando la destruc-ción de las propias válvulas por expo-nerse a la combustión en partes que no están diseñadas para ello. Del mismo modo, un sistema regulado con holgura excesiva significará pér-didas de rendimiento porque la holgura se traduce en menor apertura de válvulas e, incluso, puede conducir a la destrucción de algunos elementos por el golpeteo del siste-ma de accionamiento tras cubrir dicha hol-gura. Por esta razón, el fabricante especifica la holgura que el sistema debe tener en frío para que, una vez caliente el motor, la dilata-ción conduzca a la holgura cero. Veamos los sistemas de regulación de esta holgura.

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TAQUÉS EN LOS BALANCINES Lo primero es defi nir el taqué, que no es otra cosa que un tornillo con la punta endurecida y la rosca mili-metrada que se enrosca en el balan-cín, semibalancín o varilla empujadora y se fi ja con una tuerca que impide su afl ojamiento. Es muy habitual que, en los sistemas dotados de balancines, el ex-tremo de éstos que empuja a la válvula incorpore un taqué con el que se regula la mencionada holgura. Se busca un punto de giro del motor en que las válvu-las estén libres de presión y las levas no actúen sobre los balancines y se mide la holgura entre la punta del taqué y la cola de la válvula mediante una galga. Si no es la correcta, se afl oja la contratuerca y se rosca o desenrosca el taqué hasta dejarlo en su sitio, comprobando la medida tras apretar la contratuerca.

TAQUÉS EN LOS APOYOS DE LOS SEMIBALANCINES O EN LAS VARILLASEn ocasiones, cuando el motor se vale de semibalancines si el o los árboles están colocados en culata o cuando equipa varillas empujadoras porque el sistema es OHV –árbol o árboles en el cárter–, un taqué se encarga de regular la holgura. En el primero de los casos es posible instalar el taqué en el extremo que toca a la válvula o, también habitual, en el otro extremo, con lo que se acerca o se aleja el semibalancín al árbol. En el sistema de varillas se entiende perfectamente que, si se

instala el taqué en la propia varilla, lo que se hace es alargar o acortar ésta según las necesidades.


TECNO PRODUCCIONES


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El sistema de apertura y cierre de paso de gases de un motor, por estar donde está, en plena cámara de combustión, y por trabajar con gases recién quemados, se ve sometido a altísimas temperaturas. La dilatación que esto produce obliga a prever cierta holgura. Veamos cómo.

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El reglaje de válvulas se efectúa siempre en un punto intermedio del sistema de accionamiento de las mismas, ya sea junto a los árboles en el cárter o en las varillas en el sistema OHV, en los balancines o empujadores o en las propias colas de las válvulas.

TAQUÉS HIDRÁULICOSSistema muy ingenioso y exento de mantenimiento que se utiliza en algunos modelos, tampoco demasiados, y funciona mediante la presión de aceite del sistema de lubricación. El apoyo del semibalancín, lo que llamamos taqué hidráulico, es un elemento telescópico que recibe la presión de aceite del

sistema de lubricación en su interior y aumenta su dimensión –como una botella de una horquilla a la que se inyectara aceite a presión– eliminando la holgura. Además de la falta absoluta de mantenimiento, este sistema tiene la ventaja de que la holgura es cero en todo momento, tanto en frío como en caliente.

� LA PRÓXIMA SEMANA: DISTRIBUCIÓN (IV)

PASTILLASEs el sistema utilizado en los casos de accionamiento directo, cuando los árboles están directamente colocados sobre la bancada de válvulas. Encima de la cola de la válvula se dispone un alojamiento cilíndrico en el que encajan unas pastillas calibradas en su altura que, conociendo la medida de la holgura en frío, la que debe tener y la pastilla instalada en ese momento, por una simple operación matemática se calcula la medida de la nueva pastilla para dejar la holgura correcta. Es habitual que sobre esta pastilla se disponga un vaso invertido que sirve de intermediario entre ella y la leva que

la empuja. Este sistema no es exclusivo de los DOHC de accionamiento directo, pues en ocasiones se utiliza en motores con balancines o semibalancines, y también hay ocasiones en que la pastilla es de mayor diámetro y es empujada directamente por la leva, sin intermediarios.

EJES EXCÉNTRICOSUn sistema curioso por lo ingenioso es el de ejes excéntricos en los balancines, y se entiende fácilmente que, jugando con dicha excentricidad, se puede acercar o alejar el

balancín al árbol, con lo que se regula la hol-gura. Éste era el sistema que utilizaban las antiguas Morini y, aunque probablemente no lo usa ningún modelo actual, resulta curioso como anécdota.

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¿CÓMO FUNCIONA?


La distribución (IV)CA PÍT U LO

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ELEMENTOS

CADENA DE DISTRIBUCIÓN Es el método más habitual por ser el más barato, el más silencioso y el más sencillo de sustituir cuando se hace necesario. Una cadena de rodillos similar a la secundaria o bien de pla-cas articuladas como las de rodillos, engarza en una rueda dentada del cigüeñal y otra en cada árbol que haya que mover. Lógicamente, el número de dientes de la rueda del árbol es doble del de la rueda dentada del cigüeñal, pues ese es el método para que la velocidad de giro sea la mitad. Para eliminar la destensión producida por el desgaste o el alargamiento de la cadena se instala un tensor, actualmente automático –sea por presión de aceite o por la presión de un muelle- que ha de colocarse en el lateral de la cadena que circula de cigüeñal a árbol, el que se destensa cuando aquél tira de éste. Como de-

fectos, la cadena es el método menos preciso en cuanto deja de estar nueva, aunque hay que decir que se sustituye con facilidad y por poco dinero.

CASCADA DE ENGRANAJESEs el método más preciso, aunque también el más pesado, el más caro y el que más ruido emite durante el funcionamiento. Aún con su precisión semejante a la de un reloj, es un sistema poco utilizado por que eleva el coste del motor considerablemente, así como el centro de gravedad, ya que su peso total es superior a cualquier otro sistema, aunque el ruido antes mencionado se subsana bastante

con un método utilizado por Honda en sus VFR 750 en el que los engranajes están cortado en dos «rodajas» que se desfasan median-te muelles y eliminan la holgura que produce el ruido.

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En este último capítulo destinado a la distribución nos ocuparemos de la transmisión del movimiento del cigüeñal a los árboles de levas. Como la imaginación humana, los métodos para realizar esta imprescindible función son muy variados. Veamos los más importantes.

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El objeto de estudio de este capítulo está siempre entre el cigüeñal y los árboles de levas, sea cual sea el sistema que se observe en cada momento. Cuando los árboles están en el cárter, el espacio es mucho menor, pero localizamos la imagen en los casos más habituales hoy día, los de árboles en cabeza.

ELEMENTOS

CORREA DENTADA Se vale de correas dentadas de material sintético que discurren por el exterior del motor. Sólo necesitan un tensor-guía que no ha de ser móvil porque las correas no se estiran, y son bastante silenciosas y precisas, aunque no soportan retrasos con los trabajos de

mantenimiento, pues el primer síntoma de mal estado es la rotura y ésta conlleva la destrucción de, al menos, la culata. Es imprescindible asegurarse de que las correas no son impregnadas de aceite, pues se degrada el material del que están construidas y acaban rompiéndose.

� LA PRÓXIMA SEMANA: ALIMENTACIÓN (I)

ÁRBOL REYSe trata de un árbol vertical equipado con un engranaje cónico en cada extre-mo que engrana con otros similares en el extremo del árbol y del cigüeñal –es el mismo sistema de un cardan de transmisión secundaria-. Muy buena precisión, manteni-

miento cero y nivel de ruidos bastante reducido, pero a cambio tiene un peso elevado, un coste muy elevado y por esa razón hace años que no se utiliza.

E n cualquier motor de cuatro tiempos es vital la exacti-tud a la hora de abrir y cerrar las válvulas que regulan el paso de gases por la cámara de combustión, o lo que

es lo mismo, el movimiento de los árboles de levas respecto al gi-ro del cigüeñal. Es fácil comprender que si los diagramas de dis-tribución –los tiempos en que permanecen abiertas o cerradas cada bancada de válvulas- son exactos hasta la décima de grado, no puede perderse dicha precisión relojera por un mando defi-ciente. Es característica común de cualquiera de los sistemas la desmultiplicación a la mitad de velocidad de giro respecto al cigüeñal, pues como es sabido, los transvases a la cámara de combustión tienen lugar una vez cada dos giros de la manivela.

Veamos los principales sistemas de transmisión de movi-miento desde el cigüeñal a los árboles de levas.


TECNO PRODUCCIONES




¿CÓMO FUNCIONA?


Alimentación CA PÍT U LO

L a s c a r ac t e r í s t ic a s principales que debe tener la mezcla car-

burada –al menos así se ha venido llamando mientras el proceso lo realizaba un carburador- son dos: la gasolina ha de estar pulverizada lo más homogéneamente posible y ha de ir acom-pañada de la cantidad necesaria de oxígeno para poder quemarse –arder no es otra co-sa que combinarse con oxígeno, oxidarse, de modo rápido-.

Ha de estar pulverizada porque en estado líquido no es posible comprimirla, además de que no se quemaría de modo homogéneo ni con la rapidez que exigen nuestros pro-pósitos. La otra premisa necesaria, la de la dosificación correcta es también sencilla de entender. Al igual que una vela a la que se cubre con un vaso se apaga por falta de oxígeno, la gasolina presente en la cámara de combustión necesita las moléculas de oxígeno necesarias para combinarse con el combustible que queramos hacer reaccionar, sobrando uno de los dos componentes si no se encuentran en la proporción correcta. Al combinarse los hidrocarburos de la gasoli-na con el O2, se forma CO2 y H2O –dióxido de carbono y agua- además de liberarse una energía en forma de calor, luz, sonido y em-puje sobre el pistón, que es la que realmente nos interesa.

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TECNO PRODUCCIONES


COMBURENTEEs la otra parte necesaria para que se produzca la reacción química que libera la energía que, a su vez, pone en marcha al motor. Se trata, exactamente, del aire presente en la atmósfera, que es el que aporta el oxígeno necesario para que se produzca la combustión de la gasolina o combustible. Como quiera que, en la gasolina, las pro-porciones aproximadas de carbono y de hidrógeno son conocidas, se calcula fácilmente la cantidad de oxígeno necesaria para la correcta combustión, y como también se conoce la cantidad de oxígeno presente en el aire atmosférico, se puede saber cuánto aire debe admitir el motor para su correcto funcionamiento.

COMBUSTIBLEEl combustible empleado en los motores de combustión interna de cuatro tiempos es la gasolina, un hidrocarburo derivado del petróleo que, como su nombre químico indica, está compuesto por moléculas de carbono y oxígeno en una proporción concreta. Como quiera que la gasolina está formada por una mezcla de distintos hidrocarburos derivados del petróleo, las características de todas las gasolinas no son las mismas, lo que

lleva a distintas calidades de la misma dependiendo de la volatilidad -facilidad para vaporizarse- y de la resistencia a la presión, es decir, la capacidad de soportar la presión sin detonar -sin co-menzar la reacción de modo espontáneo antes de la presencia de la chispa que proporciona el encendido y que hace comenzar la combustión en el momento concreto que mejor sirve al rendimiento del motor, característica que se mide mediante el octanaje-.

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Habrás notado, sin duda, que tu moto gasta gasolina. Se debe, seguro que lo sabes, a que el motor funciona quemándola. Explicaremos aquí el proceso de combustión y cómo se prepara la mezcla de aire y gasolina para que sirva a nuestros propósitos.

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La preparación de la mezcla para alimentar al motor se lleva a cabo en el carburador o en el propio conducto de admisión cuando se trata de un motor dotado de sistema de inyección de combustible.

MEZCLA ESTEQUIOMÉTRICAEstas proporciones comentadas son las que conforman lo que se llama mezcla estequiométrica, que es aquella com-binación de aire y gasolina pulverizada que se ajusta a nuestros propósitos para una correcta combustión dentro del motor. Los hidrocarburos que conforman la gasolina son mezclas de carbono e hidrógeno, y se sabe que la proporción de cada uno de estos elementos en el combustible comercial es de una 86 por ciento de carbono y un 14 por ciento de oxígeno. También es sabido que en el aire hay una proporción de oxígeno del 23 por ciento -la mayor parte es nitrógeno y hay, además otros gases e impurezas-.

Unos cálculos permiten saber que, para que las proporciones entre combustible y comburente sean las adecuadas, por cada kilogramo de gasolina se han de quemar 14,9 kg de aire. Cambiando la proporción de aire respecto a la gasolina presente, se pueden conseguir mezclas pobres -demasiado aire para la gasolina presente- o ricas -dema-siada gasolina para el aire presente. Las primeras reducen el consumo y la contaminación, pero aumentan la temperatura del motor y son peligrosas para su mantenimiento. Las mezclas ri-cas bajan la temperatura del propulsor, pero aumentan la contaminación y el consumo, ambas circunstancias poco deseables.

� LA PRÓXIMA SEMANA: ALIMENTACIÓN (II)

DETONACIÓNLa detonación o autoencendido es el inicio de la combustión en un momento indeseado y espontáneamente, es decir, sin que se lleve a cabo por la presencia de la chispa producida por el encendido con el fi n de llevar a cabo la combustión que nos interesa. Se suele producir por dos motivos principales: por excesiva presión en la cámara de combustión que lleva a la explosión de la mezcla combustible-combu-

rente, o por la presencia de puntos calientes en la cámara de combustión que hacen las veces de la chispa e inician el proceso antes de tiempo. En cualquier caso es muy negativo para la producción de potencia y para la salud mecánica del motor, pues produce una energía que se opone al sentido de giro del propulsor -por ocurrir demasiado pronto en la carrera de compresión y antes del punto en que el avance del encendido iniciaría el proceso-.

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¿CÓMO FUNCIONA?


Alimentación (II) CA PÍT U LO

L o primero que hace falta para entender c ómo f u ncion a u n

ca rbu rador es conocer el Principio de Venturi que, en palabras llanas y sencillas de entender, enuncia que un flui-do que circula por un conducto y se encuen-tra un estrechamiento de éste ve aumentar su velocidad a la vez que produce una pre-sión negativa en las paredes del conducto a la altura del estrechamiento. Este principio físico es aprovechado por el carburador pa-ra aportar a la corriente de aire que circula la cantidad de gasolina necesaria para la correcta alimentación, pulverizándola a la vez. El carburador en su interior es un con-ducto más estrecho que la caja del filtro del aire del que proviene la corriente de aire aspirado –o que el exterior de la moto si no hay caja de aire-, lo que supone un Ventu-ri en sí mismo, y en distintas partes de ese conducto tiene orificios a los que accede la gasolina, que es aspirada por la depresión causada por el propio efecto Venturi antes enunciado.

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Es el circuito principal del carburador y se encar-ga de alimentar de gasolina la corriente principal de aire aspirado, la que da vida al motor en cuan-to se empieza a acelerar. Para ello dispone de una chimenea que se hunde en la gasolina presente en la cuba y asoma levemente en el conducto principal del carburador. La corriente de aire aspi-rada hace salir gasolina por esa chimenea gracias a la depresión creada por el efecto Ventura antes explicado y pulveriza el combustible incorporán-dolo y distribuyéndolo lo más homogéneamente posible. En la parte inferior de la chimenea hay un paso calibrado llamado chiclé o surtidor que deja salir la gasolina justa para el motor en el que el carburador trabaja. Además, hay una aguja de forma cónica solidaria a la campana se introduce por la chimenea. Así, conforme la campana va subiendo para aumentar el régimen de giro, va de-jando salir más combustible por el incremento de la diferencia entre los diámetros de la chimenea y de la propia aguja –cónica, no lo olvidemos-.

Se encarga de mantener en marcha en motor cuando no se acelera, alimentando mínima-mente para que no se pare. Para ello dispone de un surtidor de baja que se encuentra también sumergido en la cuba, y accede por un pequeño orificio a la corriente de admisión, con la ayuda de una corriente de aire que absorbe la gasolina por el método ya explicado. Hay un tornillo con rosca milimetrada y punta cónica que obstruye la salida del orificio antes de su acceso al conducto principal y desenroscando este tornillo se va abriendo paso al flujo de gasolina que alimentará al mo-tor en el régimen de transición entre ralentí y, aproximada-mente, el primer cuarto de la gama de revoluciones posibles. Se completa el sistema de baja con un tope que impide a la campana bajar del todo y que, mediante una rosca permite regular la apertura mínima de dicha corredera.


TECNO PRODUCCIONES


Vulgarmente llamada campana por su forma de vaso invertido, puede ser cilíndrica, plana o de formas mixtas. Se trata de una compuerta que se desliza perpendicularmente a la dirección del conducto practi-cado en el cuerpo del carburador por el que pasan los gases de admisión y se gobierna a voluntad del conductor. Así, cuando está en su posición más baja deja pasar lo justo para mantener el motor arrancado y a régimen de ralentí, aumentando dicho régimen de giro del motor conforme la campana va subiendo y dejando paso a un mayor volumen de gas.

CIRCUITO DE ALTA

VÁLVULA DE CORREDERA

CIRCUITO DE BAJA O DE RALENTÍ


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Mencionamos la pasada semana que la gasolina necesita pasar ciertos procesos para adecuarse a lo que esperamos de ella. Ha de pulverizarse, mezclarse con aire en la proporción correcta y llegar al motor en la cantidad adecuada. El carburador se ocupa de todo eso, y ahora veremos cómo.

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El carburador se encuen-tra siempre en el extremo opuesto a la culata de los conductos de admisión, pre-parando y proporcionando la mezcla que, a través de dichos conductos, accede a la cámara de combustión para alimentar al motor.

� LA PRÓXIMA SEMANA: ALIMENTACIÓN (III)

CUBAEs el depósito en el que se almacena gasolina, a presión atmosférica, aportada por el depósito y regulada con una válvula de nivel, la boya, que cierra el paso cuando el combustible alcanza la altura deseada.

Es un carburador dotado de un automatis-mo que impide aperturas de la corredera indebidas para el régimen que en ese momento tiene el motor. Para ello, el mando del acelerador acciona una válvula de mariposa intercalada entre la campana y la culata, pero la campana sólo sube mediante la depresión creada en una cámara situada sobre ella que se conecta

por un pequeño orifi cio con el conducto de admisión. Cuando el acelerador se abre más de lo que el motor puede admitir en ese momento, la campana sube sólo lo justo, con lo que se evitan ahogos. Hay que decir que este sistema produce un ligero retraso en su respuesta, pero en términos generales tiene sin duda más rendimiento que un carburador de tiro directo.

AYUDA DE ARRANQUEPara arrancar un motor en frío es necesario aumentar la proporción de gasolina, y para ello se utiliza el sistema de ayuda de arranque. Éste sobrealimenta al motor para ese momento crítico del arranque en frío, y se vale del mismo principio que los otros sistemas antes explicados, siendo accionado mediante un mando específi co que abre el paso de aire para permitir la aspiración de más gasolina.

CARBURADOR A DEPRESIÓN



¿CÓMO FUNCIONA?


La inyección electrónicaCA PÍT U LO

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ELEMENTOS


TECNO PRODUCCIONES


INYECTORESDispositivos electrónicos que no son otra cosa que válvulas de alta presión capaces de abrir y cerrar con gran rapidez obedeciendo las órdenes que en forma de señal eléctrica llegan de la centralita de gobierno. Incorporan en sí mismos una salida dotada de perfo-ración micrométricas que pulverizan la gasolina como un spray, con lo que la ofrecen a la corriente de admisión dosificada y dividida en las pequeñas partículas que ésta necesita.

BOMBA DE GASOLINAEs una bomba eléctrica que toma el caudal de gasolina del depó-sito de combustible y lo pone a disposición de los inyectores para ser adicionado a la corriente de aire admitido en la proporción justa. Es común que vaya incluida dentro del depósito y se vale de un circuito de retorno para devolver al depósito la gasolina bombeada que no sale por los inyectores.


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La electrónica se hace cargo de la gestión del motor cada día más, tanto para sistemas como los antibloqueos de frenos como para el encendido o la alimentación. En este último apartado, la inyección electrónica jubila al viejo carburador, un sistema mecánico que no puede aportar tanta precisión.

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DE

? El sistema de inyección se encuen-tra repartido por todo el motor en forma de sensores, con una cen-tralita situada en un lugar en que no sufra el calor del propulsor y unos inyectores que acceden al interior de los conductos de admisión.

ELEMENTOS

SENSORESInforman a la centralita de los distintos parámetros que ésta debe conocer para decidir la cantidad de gasolina exacta para un funcionamiento redondo del motor. Según su función son termómetros, manómetros, potenciómetros, cuentarrevolu-ciones, sondas lambda, etc.

� LA PRÓXIMA SEMANA: ENCENDIDO

E l carburador tiene muchos problemas, incluso el que fun-ciona a depresión, pues no deja de ser un sistema mecánico y, por tanto, siempre más inexacto que uno gobernado me-

diante electrónica. Además, el sistema de aspiración de la gasolina roba rendimiento debido a la energía que la corriente de admisión presta al sistema. En la inyección esto no ocurre, pues el aire aspi-rado entra libremente en la cámara de combustión, y recibe la gaso-lina ya pulverizada y dosificada por un sistema autónomo.

Para colmo, la fabricación de los elementos que componen un sis-tema de inyección es, en grandes series, más económica que el com-plicado carburador. También hay que mencionar la precisión en la dosificación, que minimiza la salida de hidrocarburos sin quemar al exterior, lo que permite la instalación de sistemas catalizadores en el escape que no soportarían una alimentación por carburador que arrojase restos de combustible.

CENTRALITA Cerebro electrónico que da las órdenes a los inyectores para abrir y cerrar el tiempo necesario para que salga por ellos la gasolina justa para cada régi-men de giro del motor. Cuanto mayor capacidad cibernética tiene la centrali-ta más perfecta es la dosifi cación, y la memoria que decide en cada momento cuánta gasolina hay que suministrar

se estructura sobre varios parámetros. Para que la centralita decida cuánta gasolina debe aportar, recibe datos de distintos sensores que le informan del régimen de giro instantáneo del motor, de la temperatura del mismo, de la presión de aire aspirado, de la posición del acelerador, de la relación de cambio engranada, del oxígeno presente en el escape, etc.



PICK-UP O CAPTADOREs una bobina por delante de la cual pasan una o varias excéntricas metálicas solidarias al cigüeñal, produciendo un cambio de flujo magnético que es captado por la centralita de encendido y sirve para informar a éste de la posición instantánea del cigüeñal, así como de la velocidad de giro del mismo. Este parámetro permite adaptar perfectamente el avance al momento concreto y tiene la ventaja, respecto al sistema de platinos, de que no existen roces, mantenimiento ni desgaste.

ELEMENTOS


CA PÍT U LO

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ENCENDIDO ELECTRÓNICO El encendido electrónico se vale del uso de transistores y otros elementos electrónicos para la producción de la señal eléctrica de baja intensidad que llega a la bobina y produce el mismo efecto comentado en el encendido por platinos. Se induce una corriente en el bobinado de alta de dicho elemento,

que está conectado a la bujía que produce la chispa. La precisión y la falta de mantenimiento hacen a este encendido el mejor, además de permitir avance variable sin problemas y hasta ponerlo en conjunción con otros parámetros como la alimentación electrónica, por ejemplo.

Contactoestacionario

ContactomóvilFleje

elásticoCable de

condensador y primario

Pivote

Bloque sintético

Plataforma

ENCENDIDO POR PLATINOSEl sistema que primero se utilizó en motocicletas es el de regulación me-cánica, es decir, mediante platinos que cierran y abren un circuito uniéndose por efecto de un muelle y separán-dose por el empuje de una leva. Este cambio de fl ujo eléctrico producido por la interrupción puntual del circuito de encendido produce una corriente

inducida en el interior de la bobina de alta que hace saltar la chispa al alimen-tar la bujía. La apertura de los platinos en el momento apropiado hace que se produzca la chispa cuando conviene al motor, pero tiene el problema del desgaste y el mantenimiento necesario, además de difi cultar la regulación del avance respecto al régimen concreto.

Borne positivo

Aislamientocerámico

El encendido


TECNO PRODUCCIONES


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Dentro del motor se realiza una combustión que es la que produce potencia. Para que algo se queme son necesarias varias condiciones, pero una de las más importantes es que algo inicie el proceso. De ello se encarga la chispa, que es producida por el encendido y elaborada en la bujía.

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El sistema de encendido se encuen-tra repartido por toda la moto, con una centralita que suele ubicarse en un lugar ventilado, un pick-up generalmente dispuesto en un ex-tremo del cigüeñal y unas bobinas colocadas en las pipas o encima de la culata. Por último, en la propia culata van las bujías.

BUJÍA Es el elemento encargado de trans-formar en chispa la carga eléctrica mandada por el encendido. Para ello dispone de dos electrodos, positivo y masa, que se encuentran en la cámara de combustión. El central viene por el eje de la bujía, aislado del resto por un recubrimiento cerámico y está en contacto con la bobina de alta. Cer-cano a él se encuentra el extremo del electrodo negativo, conectado a masa por el cuerpo de la propia bujía, y con forma de «L» generalmente, aunque cada día más empiezan a doblarse y hasta triplicarse estos electrodos para

mejorar su fi abilidad y su funcionalidad. Cuando el electrodo positivo recibe la carga eléctrica que le manda el encendido, se produce un arco voltaico entre él y el electrodo de masa que es la chispa que da comienzo a la combustión. La forma del recubrimiento cerámico decide el grado térmico de la bujía, según su capacidad para evacuar calor, y hay que mencionar también la tempe-ratura de autolimpieza, que es aquella en que los depósitos de carbonilla acumulados durante el funcionamiento se limpian por sí solos.

� LA PRÓXIMA SEMANA: LUBRICACIÓN

E l sistema eléctrico de una moto produce corriente continua de bajo voltaje y alta intensidad que ha de transformarse para conseguir alto voltaje y baja

intensidad. Así se alimenta a la bobina de alta que es la que produce la corriente necesaria -alto voltaje y baja intensi-dad- para que la bujía produzca la chispa que hará comen-zar la combustión.

La chispa tiene que saltar en un período muy preciso y cada muy poco tiempo, lo que dificulta obviamente la ope-ración. Piénsese que en un motor que gira a 12.000 rpm, necesita 6.000 chispas en cada minuto –hablamos de un cuatro tiempos–, lo que suponen 100 chispas por segundo… Además, la chispa debe saltar con cierto adelanto al Punto

Muerto Superior (PMS), pero con la dificultad de que este avance no es siempre el mismo,

sino que debe incrementarse conforme aumenta el régimen de giro. Como puede anticiparse, el sistema de encendido es complejo, y de su buen funcionamiento depende el comportamiento redondo del propulsor.

Veamos los métodos y los elementos implicados en este sistema.

Electrodo positivo

Electrodo negativo

Es el elemento que transforma la corriente de baja intensidad mandada por el encendido en corriente de alto voltaje y baja intensidad que alimenta a la bujía pasando por el cable de alta y la pipa. Tiene un bobina-

do de alta en su interior que, mediante un proceso de corriente inducida por el cambio de fl ujo del bobinado de baja –el que recibe la señal del en-cendido-, produce una corriente ade-cuada a las necesidades de la bujía y lo hace en el momento concreto. En la actualidad es habitual el uso de pipas de bujía que incorporan en sí mismas la bobina de alta, reduciendo la com-plicación del sistema y eliminando una posible fuente de problemas, el cable que comunica a la bobina con la pipa.

BOBINA DE ALTA

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¿CÓMO FUNCIONA?


La lubricaciónCA PÍT U LO

L o habitual en la actualidad, se diría que el único sistema en motores de cuatro tiem-

pos, es la lubricación a presión, de-jando en el olvido sistemas como el barboteo o la lubricación por aceite perdido. En el sistema a presión hay un circuito que recorre los puntos que necesitan lubricación, y una bomba que sumi-nistra aceite a presión a dicho circuito. Cuando el aceite pasa por los puntos a lubricar, cae a la bandeja del cárter situada bajo el motor, y ahí vuelve al cir-cuito al ser aspirado por la bomba y puesto de nuevo a disposición. Los elementos que giran son dotados de cojinetes en sus puntos de apoyo, a los que accede el aceite a presión mencionado, mientras los casos en que no es necesario este sistema se valen de ro-damientos que con una simple nube de aceite o un barboteo que moja mínimamente los mismos.

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Es un mecanismo que envía el aceite a presión para asistir al circuito de lubri-cación. Es mandada por el propio motor, normalmente el cigüeñal o uno de los ejes que giran solidariamente con él, y dispone de una entrada que aspira el aceite de la bandeja del cárter situada inmediatamente debajo o a la que llega el caudal procedente de un depósito cuando el sistema sea por cárter seco. En este caso, hay una segunda bomba, llamada de transvase, que toma el aceite de retorno del circuito y lo manda al depósito desde el que cae a la bomba prin-cipal. La presión que establece la bomba en el circuito es proporcional a la velocidad de giro, y se dispone una válvula de sobrepre-sión para los momentos en que sobra caudal de aceite, que vuelve al cárter o al depósito del mismo cuando se trata en un sistema por cárter seco.

Los dos tipos más usuales de bombas son las de engranajes y las trocoidales. En las primeras hay dos engranajes que giran engarzados y que impulsan el aceite al atraparlo entre sus dientes. En las bombas trocoidales, un pistón con forma trocoidal que gira dentro de un cárter similar pero con una cara más que el pistón empuja al aceite y lo hace circular por el sistema.

Son elementos dispuestos para evitar el ro-zamiento de un eje que gira y se componen de dos pistas cilíndricas concéntricas de acero endurecido y separadas por elemen-tos rodantes, sean esferas, cilindros, conos truncados o agujas. Todos estos elementos son de acero tratado para endurecerlo y el rozamiento disminuye visiblemente por reducirse las superfi cies de fricción a puntos –en los rodamientos de bolas- o a líneas –en los de cilindros o agujas-. Un simple ambiente aceitoso es sufi ciente para asegurar la lubricación sufi ciente para un ro-damiento, o bien la grasa semisólida cuando ninguna circunstancia la hace desaparecer.


TECNO PRODUCCIONES


Los cojinetes son casquillo antifricción asistidos por aceite a presión que establece una película entre el eje que gira y los casquillos que lo rodean llegando a evitar la fricción en su totalidad. Mientras la distancia entre elementos y el material antifricción se mantengan inalterados y asistidos por la presión de aceite necesaria -con aceite de calidad y sin degradar-, los cojinetes no se desgastan y pueden durar casi eternamente. Además son más silenciosos que los rodamientos y necesitan menos espacio.

BOMBA

COJINETES

RODAMIENTOS

ELEMENTOS


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Las piezas metálicas en movimiento que entran en contacto entre sí necesitan de la lubricación para evitar su destrucción. Si no se lubrican adecuadamente, la fricción existente entre sus superficies produce un calentamiento que acabaría deformándolas o fundiéndolas: el temido gripaje.

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El sistema de lubricación recorre el motor siguien-do un circuito que incluye todos los elementos que necesitan ser asistidos por los rozamientos que sufren, como cigüeñal, bielas pisto-nes, etc.

� LA PRÓXIMA SEMANA: LA REFRIGERACIÓN LÍQUIDA

FILTRO DE ACEITEEs un elemento poroso por el que pasa el aceite a presión para lim-piarlo de las impurezas que se van depositando en él durante su vida de trabajo. Suele ser de cartón, un material muy adecuado a esta

función, aunque hay casos de motores que llevan simples fi ltros metálicos. Siempre se encuentra en un lugar de fácil acceso, pues es necesaria su sustitución o limpieza como parte del mantenimiento del motor.

El aceite es una mezcla de hidrocar-buros, hidrógeno y carbono, que tiene unas propiedades químicas perfectas para servir como lubricante. Cuando se clasifi ca el aceite se habla de viscosidad, que es la resistencia que oponen las capas interiores del aceite

a rozar entre sí, y permite establecer una clasifi cación para distinguir un aceite más pesado de otro más ligero. Así, un aceite SAE 10 ofrece menos resistencia al rozamiento interior que un SAE 20, éste que un SAE 30 y así sucesivamente.

ACEITE



¿CÓMO FUNCIONA?


La refrigeración líquidaCA PÍT U LO

D iversos motivos como la economía de fabricación –pequeños scooters y motos ciudadanas concebidas para ciertos tra-

bajos–, la orientación del modelo –como las custom más radicales y auténticas– u otros motivos hacen que el sistema de refrigeración por aire siga exis-tiendo a pesar de sus evidentes desventajas. Aletas practicadas en la superficie de contacto con el aire de las partes calientes que se quieren refrigerar son las encargadas de traspasar el calor a la corrien-

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Es una válvula que abre y cierra según la temperatura del líquido refrigerante que la baña. Para ello se construye de modo que deje pasar el líquido cuando llega a la tem-peratura de trabajo del motor, dificultando la refrigeración cuando el propulsor está todavía frío. Se consigue así la deseada estabili-dad térmica, que es aconsejable para el mejor rendimiento del propulsor y para con-servar su buen estado, ya que un motor que trabaja excesivamen-te frío o caliente se destruye o se desgasta antes.

Es la cámara de agua que rodea a las partes del motor que se quieren refrigerar, normalmente los cilindros y la culata, aunque hay casos en motores de competición –normalmente de dos tiempos– en que se refrigera también el cárter además de los manguitos, la bomba, el radiador y todos los elementos por los que circula el líquido refrigerante. Alrededor de los mencionados elementos calientes se establece una película de líquido refrigerante que circula por todo el circuito y roba calor a las piezas más calientes para evacuarlo en el radiador.

Es una bomba de turbina que se mueve solidariamente con el cigüeñal, aumentando su régimen de giro cuando lo hace el motor –muy apropiado para aumentar la capacidad de refrigeración en los momentos en que las solicitaciones son mayores, ya que, a más régi-men, mayor número de combus-tiones y, por tanto, más calor–. Por el extremo contrario al de mando –engranaje o cadena de rodillos que conecta al eje de la bomba con el motor– hay una cámara en la que se encuentra la turbina y que está llena de líquido refrigerante. La pro-pia forma de las aletas de la turbina impulsa este líquido para obligarle a recorrer el circuito completo, con lo que éste pasa por las cámaras que rodean el motor tomando su calor y por el radiador, donde se enfría gracias a la corriente de aire.

TERMOSTATO

BOMBA DE LÍQUIDO REFRIGERANTE

CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

ELEMENTOS

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Los primeros propulsores de combustión interna se refrigeraban mediante la corriente de aire producida por la marcha. Actualmente es más habitual la refrigeración líquida, que efectúa mejor el trabajo y funciona también cuando el vehículo está parado.

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El sistema de refrigeración rodea al motor en cilindros y culatas, se vale de una bom-ba colocada junto al cárter del cigüeñal y de un radiador colocado normalmente en la parte frontal del propulsor y expuesto al aire.

� LA PRÓXIMA SEMANA: EL EMBRAGUE MULTIDISCO

VENTILADOREs un dispositivo eléctrico dotado de un motor y una hélice que proyecta aire sobre el radiador cuando la temperatura sube más de cierto nivel debido a que la moto se encuentra parada pero con el motor en mar-cha o produce más calor del que el sistema puede evacuar.


TECNO PRODUCCIONES


te de aire, pero este sistema tiene lagunas como la mala refrigeración de los cilindros y culatas por su parte posterior, la corriente de aire ya caliente que reciben los cilindros traseros en los motores en «V» con cigüeñal transversal o la inexistente corrien-te de aire en el momento en que la moto se para. El sistema de refrigeración líquida soslaya todos estos problemas y proporciona mayor estabilidad térmica al motor, permitiendo que trabaje a la temperatura de funcionamiento prevista por el constructor.

Es un laberinto de pequeños tubos, gene-ralmente de aluminio, por el que circula el líquido de la refrigeración y en el que se expone a la corriente del aire que se encargará de llevarse el calor producido por el motor. Se coloca siempre en un lugar expuesto al aire de la marcha y lo más habitual es que se encuentre ante el motor, por detrás de la rueda delantera y en una abertura del carenado en las motos que lo tienen.

RADIADORTERMOCONTACTOEs un interruptor automático que cierra el circuito eléctrico que alimenta al ventilador. El método de fun-cionamiento de este interruptor se basa en la dilatación producida por el calor, ya que una parte del termocon-tacto se baña con el líquido refrigerante y, al dilatarse por la temperatura comunicada por el mismo, cierra el circuito y el ventilador empieza a funcionar. Cuando la temperatura baja por efecto de la corriente de aire pro-vocada por el ventilador, también lo hace el líquido y, por tanto, el termocontacto, que separa sus contactos con lo que se interrumpe el circuito y el ventilador se para.

MANGUITOSSon conductos, generalmente fl exibles y de goma, por los que circula el líquido refrigerante y que comunican las distintas partes del sistema.

LÍQUIDO REFRIGERANTEEs un líquido con mayor punto de ebullición que el agua y con aditivos que retrasan la oxidación de los elementos bañados por el sistema. Sustituye al agua por las características mencionadas y para evitar los residuos y depósitos de cal que ésta dejaría.

VASO DE EXPANSIÓNEs un depósito que se conecta con el radiador por su tapón para que el líquido, que al calentarse sufre una dilatación, no haga reventar al circuito cerrado de refrigeración. Para ello es necesario que el tapón del radiador disponga de dos circuitos internos, uno que deje salir al líquido cuando se calienta y otro que le permita volver al radiador al recuperar la temperatura ambiente.

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CA PÍT U LO

Q ue un vehículo cualquiera pueda arran-car su motor en punto muerto sin mover-se del sitio y después sea posible insertar

una marcha sin que el motor se cale, empezar a circular y cambiar la relación de transmisión hace imprescindible disponer de un sistema que permi-ta conectar y desconectar el motor y el cambio a voluntad. Para esto sirve el embrague, sea del tipo que sea y en estas páginas vamos a estudiar cómo funciona un tipo particular, el embrague multidis-

18 El embrague multidisco

ELEMENTOS

CAMPANAEs un cilindro que gira loco sobre el eje primario del cambio y aloja en su perímetro el piñón de la transmisión primaria, que está en contacto con el correspon-diente del cigüeñal. La campana, por tanto, gira siempre que lo hace el cigüeñal. En la superficie cilíndrica que la conforma hay unos almenados tallados en los que encajan los discos conducto-res –dotados de un almenado de la medida y número apropiado en la circunferencia que delimita su diámetro exterior y lisos en la circun-ferencia interior–, que de este modo giran también siempre que lo hacen la campana y el motor, pero que pueden desplazarse en la dirección del eje de giro del embrague.

MAZAEs un tambor que se encuentra sujeto fi rmemente al eje primario del cambio en el interior de la campana antes descrita. Tiene tallado un dentado en su cara exterior en el que encaja el interior de los discos conducidos que, por tanto giran siempre que lo hace la maza y pueden desplazarse axialmente sobre ella.

MUELLESUna tapa que puede desplazarse en la misma dirección que los discos antes men-cionados presiona sobre el paquete de discos conductores y conducidos mediante unos muelles que aseguran la sufi ciente presión para que los discos no patinen unos sobre otros. Así, cuando el sistema de accionamiento no está actuando, los discos se mueven al unísono y transmiten el movimiento del cigüeñal a la caja de cambio.


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La normal utilización de una moto hace necesario poder engranar y desengranar el cigüeñal y la caja de cambio para arrancar desde parado y para insertar las distintas relaciones disponibles.

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El embrague se encuentra siempre entre el cigüeñal y la caja de cambio, con lo suele estar en el interior del cárter del motor si es en baño de aceite o en un late-ral de éste si es en seco.

� LA PRÓXIMA SEMANA: LA CAJA DE CAMBIO


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DISCOS CONDUCIDOSEstos discos son lisos, sin superfi cies de fricción en las caras laterales y sin el almenado exterior, aunque con un dentado interior que encaja en la superfi cie de la maza de embrague, obligándoles a girar cuando ésta lo hace y permitiendo que se muevan axial-mente como los conductores. Una vez montados, los discos están intercala-dos uno a uno, es decir, conductor, conducido, otra vez conductor, de nuevo conducido, etc.

SISTEMA DE ACCIONAMIENTOEste sistema es el que permite gobernar el embrague a gusto y según las ne-cesidades del conductor. Mediante un sistema hidráulico o de cable y funda se transmite el movimiento de la maneta de embrague, presionando los muelles de la tapa y permitiendo que los discos conductores y conducidos se liberen y se muevan a diferente velocidad sin rozar entre sí. En ese momento el sistema está desembragado, y la moto podrá mantenerse a ralentí sin moverse, arran-car desde parado o cambiar de marcha sin problemas.

DISCOS CONDUCTORESSon discos de acero con forma de corona circular que presentan un almenado en su circunferencia exterior que encaja perfectamente en la campana de embrague, aunque sin ajustar tanto como para inmovilizarse y permitiendo que se muevan en la dirección del eje primario sobre el que giran. En sus caras laterales llevan unas superfi cies de fricción, similares a las de las pastillas de freno, que se aprisionan entre ellos y los discos conducidos. Su circunferencia interior es lisa para que gire sin problemas independientemente de la maza de embrague.

co. Un embrague se vale de superficies que giran solidariamente con los dos ejes que se quieren co-nectar y, mediante fricción, se unen para transmi-tir el giro de una a otra. En un embrague multidis-co hay varias superficies con forma de corona cir-cular que giran con el cigüeñal y otras tantas con el cambio, y dependiendo de que lo hagan al aire o en el interior del cárter del cambio y bañados en su aceite, estaremos ante un embrague multidisco en seco o en baño de aceite.




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La caja de cambio

ELEMENTOS

TAMBOR DESMODRÓMICOEs un cilindro movido por la palanca y el selector que se sitúa en unas posiciones predeterminadas, tantas como relaciones más una, la posición de punto muerto. En su superfi cie cilíndrica tiene grabados unos canales en los que se engarzan las horqui-llas de cambio, de modo que al girar hace desplazarse dichas horquillas hacia un lado u otro.

E l motor tiene una gama de revoluciones de funcionamiento limitada, y si no se dispone de un sistema que permita variar la relación

de transmisión entre motor y rueda, la velocidad máxima quedaría muy reducida, o se haría necesa-rio hacer patinar el embrague hasta quemarlo para poder partir desde parado. La caja de cambio ofre-ce distintas relaciones de transmisión, tantas como marchas tenga para ir aumentando la velocidad sin que se presenten ninguno de estos dos problemas. Para ello se vale de dos ejes, primario y secundario, de parejas de piñones –una por cada relación– y de un sistema de selección que inserte una u otra mar-cha a voluntad del conductor. Esto es posible gracias

PALANCA Y SELECTORLa palanca es el mando sobre el que actúa el pie del conductor y que con cier-to ángulo de giro en un sentido o en otro permite subir o bajar de marcha. Está fi ja al eje del selector que, en el otro extremo, dispone de un par de garras que hacen girar en un sentido o en el contrario al tambor desmodrómico. También hay un muelle que hace volver a la palanca a la posición intermedia, de repo-so, cuando no se está actuando sobre ella.


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La caja de cambio puede encontrarse incluida en el cárter del motor o en uno aparte, pero siempre en la línea que une al propulsor con la transmisión fi nal, la que manda el giro a la rueda trasera.

PIÑONES LOCOSSon engranajes que giran locos sobre los ejes de cambio y tienen unas aberturas prac-ticadas en sus laterales en las que encajan los almenados de los piñones desplazables, modo que tienen de hacerse solidarios con ellos. Son solidarios al eje solamente cuando están conectados a un desplazable que gira a la vez que el eje en todo momento.

HORQUILLASSon elementos con forma de «Y», cuyo extremo corto se inserta en los canales practicados en la superfi cie del tambor desmodrómico y cuyos extremos largos abrazan los canales practicados en los piñones desplazables. Así, cuando el tambor gira para engranar una relación, la horquilla correspondiente se mueve lateralmente y desplaza al piñón que abraza, con lo que consigue que se engrane la velocidad correspondiente.

a tres tipos de piñones, fijos, locos y desplazables, y a unas horquillas que los gobiernan, transformando en lineal el giro producido en el tambor selector por la palanca de cambio.

En el ejemplo del dibujo adjunto, la cuarta veloci-dad está engranada -piñones coloreados en rojo- por-que se hacen solidarios con los ejes primario -arriba en el dibujo- y secundario -abajo- la pareja de piñones que conforman la relación de esta velocidad. Para ello se mueven lateralmente los piñones desplaza-bles que engranan con piñones locos, haciéndolos solidarios a su eje. Al final, la marcha está siendo operativa cuando los dos piñones que la conforman son solidarios a su eje correspondiente.

PIÑONES DESPLAZABLESSon piñones que pueden moverse lateralmente sobre el eje que los aloja, pero que mediante un estriado practicado en el propio piñón y en el eje, sólo giran cuando lo hace dicho eje. En los laterales tienen unos tetones en forma de almena que encajan en los orifi cios practicados en los piñones locos, con lo que les hacen girar solidaria-mente con ellos.

PIÑONES FIJOSSon piñones tallados directamente en los ejes de cambio y, por tanto, solidarios con ellos en todo momento.

Para transmitir el giro del cigüeñal a la rueda trasera se utiliza un sistema, la caja de cambio, que permite variar la relación de transmisión existente entre el motor y la rueda tractora. Este ingenioso sistema es la caja de cambio de relaciones y así funciona…


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